Công nghệ sản xuất ác quy chì axit

Ắc quy chì đã có lịch sử hơn 200 năm nhưng đến nay người ta vẫn chưa hiểu rõ quá trình hoạt động của nó và đã có rất nhiều nhà nghiên cứu đưa ra các giả thuyết khác nhau.Việt Nam hiện có các nhà máy sản xuất ăc quy chì như: ăc quy Đồng Nai, ăc quy Tia Sáng, ăc quy Hải Phòng….

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC

-ĐỒ ÁN NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĂC QUY CHÌ – AXIT Học phần: Nhập môn Kỹ thuật Hóa học (CH2000)

Giáo viên hướng dẫn: Cô Phạm Thị Hạnh

Nhóm 9 – K57 Sinh viên thực hiện: 1 Phạm Thái Bảo

2 Võ Văn Chính

3 Ngô Đức Công

4 Vũ Mạnh Cường

Hà Nội 2013

I Giới thiệu chung về ăc quy

Ăc quy là nguồn điện thứ cấp trong đó sản

phẩm phóng điện được hoàn nguyên lại chất hoạt

động ban đầu khi cho dòng điện từ ngoài vào

ngược chiều với quá trình phóng điện.

Việt Nam hiện có các nhà máy sản xuất ăc quy chì như: ăc quy Đồng Nai,

ăc quy Tia Sáng, ăc quy Hải Phòng…

Ăc quy chì đã có lịch sử hơn 200 năm nhưng đến nay người ta vẫn chưa hiểu rõ quá trình hoạt động của nó và đã có rất nhiều nhà nghiên cứu đưa ra các giả thuyết khác nhau

- Năm 1881, Phorơ dùng hỗn hợp cao chì trát lên lá cực chì Sau đó, người

ta đã cải tiến dùng cao oxit chì trát lên sườn cực lưới bằng chì

I.3 Ứng dụng của ăc quy

- Làm nguồn điện (một chiều) cho những nơi xa lưới điện: cho chiếu sáng, cho tivi, cho thiết bị thông tin liên lạc, điều khiển, đo lường, giàn khoan, tín hiệu đèn đường…

- Làm nguồn nuôi cho các thiết bị dân dụng: xe đạp điện, các trạm

điện…

- Làm nguồn dự trữ năng lượng (một chiều) để cung cấp điện khi nguồn điện lưới mất hoặc không ổn định

I.4 Phân loại ăc quy

Thường phân biệt thành hai loại là ăc quy sử dụng dung dịch điện ly bằng axit (gọi tắt là ăc quy axit) và ăc quy sử dụng điện ly bằng kiềm (gọi tắt là ăc quy kiềm)

II Cấu tạo của ắc quy chì – axit

Cấu tạo của ắc quy chì – axit được mô tả như hình 1

Hình 1: Cấu tạo ăc quy chì – axit

Lá cách

II.1 Vỏ bình ăc quy

Vỏ ắc quy làm bằng vật liệu cách điện, chịu được axit như cao su,

ebônit, gỗ bọc trì, thủy tinh hoặc các loại nhựa hóa học khác

II.2.1 Sườn cực

Sườn cực là nơi để trát chất hoạt động của ăc quy lên nó

Sườn cực của bản âm và bản dương có cấu tạo giống nhau, chúng được

đúc từ chì nguyên chất 90 – 92% và có pha thêm 5 - 8% ăngtimoan

(Sb) làm tăng độ cứng và độ dẫn điện, cải thiện tính đúc Sườn cực

được tạo hình mắt lưới

II.2.2 Chất hoạt động

Chất hoạt động của bản cực dương là PbO2 có màu nâu sẫm

Chất hoạt động của bản cực âm là Pb có màu nâu xám

Chùm cực

- Ăc quy cần điện áp định mức càng cao thì cần càng nhiều ngăn

- Chùm cực bao gồm nhiều bản cực cùng dấu được hàn với nhau

- Ở đầu của mỗi bản cực có vấu, các bản cực dương của mỗi ăc quy

đơn được hàn với nhau tạo thành chùm cực dương, các bản cực âm được

hàn với nhau thành chùm cực âm Hai nhóm bản cực âm và dương được

ghép xen kẽ nhau

- Nắp ắc quy có lỗ thông khí và lỗ rót dung dịch nằm sát nhau để

thuận tiện cho việc điều chỉnh mức dung dịch trong bình ắc quy

- Cầu nối thường làm bằng chì, dùng để nối các ngăn đơn với nhau

Nắp và cầu nối

Lá cách Nhóm

cực âm

Hình 2: Nhóm bản cực của ăc quy

III Nguyên lí hoạt động

- Khi phóng điện, xảy ra phản ứng hóa học sau:

Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2

Tại cực âm: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2

Sơ đồ quy trình

IV Quy trình sản xuất ăc quy chì

Hợp kim: Pb-Sb,

Pb-Ca, Sb và Ca

5-10%

Nghiền bộtTrộn cao: cao âm, cao dương

Ủ: 45 - 50◦C, 24h, độ ẩm 90 - 95%

Đúc bi

Sấy: 60-70◦C, 12h

Rửa, dd Cực âm: Pb,Sấy

Trát cao

Lắp

vào

dd H2SO4: d=1,3Đúc sườn cực

Nấu chảy

dd H2SO4:d=1,0Hóa thành

Phụ gia

Chì nguyên chất 99,99%

Nấu chảy

1 Chế tạo cao chì

-Bột chì sau khi nghiền được trộn

với các phụ gia, nước cất và dung

dịch axit tạo thành cao chì

-Thành phần cao âm: bột chì, axit,

nước cất, BaSO4, bột cacbon (dẫn

điện), chất ức chế…

- Thành phần cao dương: bột chì,

axit, nước cất và bông hóa học

Bột chì

IV.3 Quá trình ủ, sấy lá cực

- Mục đích:

• Tăng độ oxy hóa của lá cực và làm khô chặt lá cưc sau trát cao

• Giảm điện năng và thời gian hóa thành

- Trong quá trình ủ xảy ra phản ứng: 2Pb + O2 = 2PbO + Q

- Quá trình sấy được thực hiện tiếp sau quá rình ủ để làm chặt và khô lá cực sau ủ rồi mang đi hóa thành

IV.4 Quá trình hóa thành lá cực

- Công đoạn hóa thành là công đoạn điện phân lá cực sống trong dd axit sunfuric loãng với dòng điện một chiều tạo ra PbO2 ở cực dương

và Pb xốp ở cực âm

- Việc lựa chọn chế độ ủ (nhiệt độ,độ ẩm,thời gian) phù hợp sẽ tiết kiệm điện năng và thời gian công nghệ.

Tại cực âm xảy ra phản ứng: 2PbSO4 +2e- = Pb + SO42⁻

Quá trình tổng: 2PbSO4 + 2H2O = PbO2 + Pb + 2H2SO4

Tại cực dương xảy ra phản ứng: 2PbSO4 + 2H2O = PbO2 + H2SO4 + 2H⁺

- Quá trình hóa thành sử dụng phương pháp nạp dòng điện không đổi với nhiều giai đoạn nạp có cường độ dòng khác nhau

- Để tăng hiệu suất sử dụng dòng điện và giảm thời gian hóa thành, nạp điện theo nhiều bậc với mật độ nạp giảm dần

Các thông số kỹ thuật của ăc quy

a Sức điện động E (V)

Mỗi ngăn acquy axít có sức điện động trung bình là 2V

- Quá trình hóa thành có vai trò rất lớn đến chất lượng hóa cực và tiêu tốn khoảng 45% lượng điện năng quá trình sản xuất.

b Nội trở Ro (Ω )

Nội trở là điện trở trong của acquy

Nội trở của acquy phụ thuộc vào tỷ trọng, bản cực lớn hay nhỏ, tính chất tấm cách điện, khoảng cách giữa hai bản cực…v.v

Dung lượng càng lớn, nội trở càng nhỏ Nhiệt độ, tỷ trọng càng tăng nội trở càng nhỏ vì vậy nên khi nạp điện nội trở giảm theo tỷ trọng và nhiệt độ tăng Khi phóng điện nội trở tăng vì tỷ trọng và nhiệt độ giảm

Mỗi ngăn acquy axít có Ro = 0,001- 0,0015Ω khi nạp đầy và Ro = 0,02Ω khi phóng điện đến điện áp ngừng phóng điện của acquy

c Dung lượng

Dung lượng là khả năng tích lũy năng lượng của ắc quy

Kí hiệu: Q; đơn vị đo: Ah

- Khi ăc quy phóng điện với dòng điện cố định thì dung lượng bằng tích

số của dòng điện phóng và thời gian phóng

- Do lúc cuối khi nạp, nước biến thành oxy và hiđrô.

- Do rò rỉ điện và phóng điện nội bộ

- Khi nạp điện ắc quy có nội trở nên tiêu hao hết một phần năng lượng

V Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ

1 Nhiệt độ / thời tiết: nhiệt độ thấp làm bình mau hết điện, nhiệt độ cao

quá làm bình ăc quy mau hỏng

2 Tiếp điểm các cực của bình điện không tốt: ảnh hưởng đến quá trình

phóng / nạp điện, đồng thời có thể gây ra hiện tượng rò rỉ điện / chạm, mát

3 Dung dịch điện ly: Sau một thời gian sử dụng dung dịch axit bị loãng

dần đồng thời sinh cặn, bám vào các lá cực ăc quy hoặc lắng dưới đáy bình làm tính chất lý hóa của dung dịch axit thay đổi Nếu không được vệ sinh, chăm sóc, thay dung dịch với nồng độ đảm bảo thì tuổi thọ của bình điện bị giảm nhanh

VI Bảo quản, sử dụng ắc quy

- Không để ắc quy ở gần nơi có nhiệt độ cao nhằm tránh sự quá nhiệt.

- Để ắc quy nơi thông thoáng, vững chắc.

- Không để ăc quy gần nơi có hóa chất, ăn mòn.

- Kiểm tra các vết nứt trên vỏ bình, nhất là khu vực quanh cọc bình – nơi thường chịu lực lớn khi tháo hoặc gẵn cáp bình, thay khi cần thiết.

- Kiểm tra cáp nối, thay cáp khi cần thiết.

- Kiểm tra mức dung dịch trong bình thường xuyên, đảm bảo mức nước và nồng độ theo hướng dẫn của nhà sản xuất.

- Chọn dòng sạc thích hợp cho ắc quy.

- Khi ắc quy đầy cần ngắt dòng sạc hoặc chuyển sang chế độ nạp duy trì trong khoảng thời gian tiếp theo để ắc quy thực sự đầy.

Tài liệu tham khảo

www.tailieu.vn

www.ebook.com.vn

17